汽车设计-新能源汽车动力电池(PACK)的设计
动力电池模组和pack定义
动力电池模组和pack定义一、引言随着全球对环境保护意识的不断增强和汽车工业的快速发展，电动汽车作为一种清洁、高效的交通工具正在成为主流。
而电动汽车的核心部件之一就是动力电池。
动力电池模组和pack作为动力电池的重要组成部分，在电动汽车中起到了至关重要的作用。
本文将详细介绍动力电池模组和pack的定义、功能和特点。
二、动力电池模组和pack定义2.1 动力电池模组定义动力电池模组是指将多个电池单体按照一定的电气连接方式组装在一起的模块化装置，通常由若干电池单体、电池管理系统（BMS）、电池加热系统等组成。
它是电池系统中的最基本单元，起到连接、保护和管理电池单体的作用。
2.2 动力电池pack定义动力电池pack是指将多个电池模组按照一定的电气连接方式组装在一起形成一个整体的装置。
它包括若干个电池模组、高压接触器、冷却系统、安全防护装置等。
动力电池pack是动力电池系统的最终输出，直接为电动汽车提供动力。
三、动力电池模组和pack的功能3.1 动力电池模组的功能•电池单体连接：动力电池模组将多个电池单体进行电气连接，使其能够正常工作。
•电池管理系统（BMS）：动力电池模组中搭载了BMS，能够对电池进行监测、保护和管理，确保电池的安全和寿命。
•温度管理：动力电池模组通过电池加热系统，能够控制电池的温度，提高电池的性能和寿命。
3.2 动力电池pack的功能•电池模组连接：动力电池pack将多个电池模组进行电气连接，使其能够协同工作。
•高压接触器：动力电池pack搭载了高压接触器，能够控制电池模组的输出和断电，确保电池系统的安全。
•冷却系统：动力电池pack通过冷却系统，能够控制电池的温度，在高负载工况下保持电池的稳定性和寿命。
•安全防护装置：动力电池pack具备安全防护装置，能够检测和响应异常情况，确保电池系统的安全。
四、动力电池模组和pack的特点4.1 动力电池模组的特点•模块化设计：动力电池模组可以根据电动汽车的需求进行自由组合和扩展，具有良好的通用性和灵活性。
汽车设计-新能源汽车动力电池(PACK)的设计
扰。另一方面，空间的各种电磁波也会感应到电路中，对电路造成干扰。电磁屏蔽的作用是切断电磁波 的传播途径，从而消除干扰。在解决电磁干扰问题的诸多手段中，电磁屏蔽是最基本和有效的。
3.等电位连接 （1）等电位连接的作用
汽车设计
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电池热管理方式：
1）没有热管理系统，也就是不刻意让电池散热，采用自然降温的方式，比如Leaf电动车。 2）采用风冷：主要有通过电池包内循环降温散热和通过外部风扇通风降温，其中前者占绝大部分，后 者比较少。 3）水冷或者别的液体介质降温
1.水冷系统：通过水泵将吸收热量后的液体抽到外 部散热后再导回到内部
5、并联电池组的总内阻
R R0
01
n
R01为单个电池的内阻，n为并联电池的个数
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图例
优点
ห้องสมุดไป่ตู้
缺点
应用范围
1.若电芯较大，直
先 并 后 串
并联电芯当做一个 电芯，监控构架简 单，BMS管理通道 少，成本低。
接并联工艺可能导 致电芯间不均流； 2.若电芯较大，并 联点很多，并联电 流大，过流能力不
2.风冷系统：通过温度监测点的温度实时调节风扇 的转速
由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、补偿 水桶、发动机机体和气缸盖中的水套以及其 他附属装置等组成。
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29 电池热管理方式：
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30 防水设计：
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31 防水设计：
动力电池pack生产工艺流程
动力电池pack生产工艺流程动力电池是电动车、混合动力车等新能源汽车的核心部件之一，它以电池单体为基本单元，通过连接、组装、封装等工艺步骤形成能够提供持久动力的电池组。
下面将详细介绍动力电池pack的生产工艺流程。
1.电池单体制备：首先需要准备电池单体。
电池单体制备包含两个主要过程：正负电极材料的制备和电解液的配制。
正负电极材料由锂离子嵌入和脱出能力较好的材料构成，例如三元材料、钴酸锂材料等。
电解液一般由溶剂和锂盐组成。
2.电池单体组装：将制备好的电池单体组装成电池组。
首先将正负电极与一定长度的聚合物隔膜叠放，然后通过热融封或超声波焊接等方式，将电池单体的正负极与隔膜紧密连接起来，形成电池单体组。
3.电池单体测试：对组装好的电池单体进行测试，主要包括容量测试、内阻测试、电压测试等。
如果发现有问题的电池单体，需要进行更换或修复。
4.电池单体匹配：将电池单体按照一定的匹配原则进行分组，确保每个电池组中的电池单体性能相似。
5.电池组设计：在进行电池组设计时需要考虑多方面因素，例如车辆类型、续航里程、功率输出等。
根据设计要求，将匹配好的电池单体进行连接，形成电池组。
6.电池组测试：对组装好的电池组进行全面测试，主要包括能量效率测试、温度特性测试、充放电性能测试等，保证电池组的性能符合设计要求。
7.电池组封装：对测试合格的电池组进行封装。
一般采用金属外壳或塑料外壳进行固化封装，以保护电池组免受外部环境的影响。
8.电池组整合：将封装好的电池组与电池管理系统(BMS)、冷却系统等进行整合，在整车装配阶段完成新能源汽车的生产。
以上就是动力电池pack的生产工艺流程。
在整个生产过程中，需要严格控制每个环节的质量，确保电池组的性能稳定可靠。
此外，还需要对废旧动力电池进行回收处理，实现电池资源的最大化利用和环境友好性。
动力电池是新能源汽车发展的关键，只有不断完善生产工艺，提高电池组的性能和安全性，才能推动新能源汽车行业的健康发展。
动力电池pack制造工艺
动力电池pack制造工艺动力电池是电动汽车的重要组成部分，它负责储存和释放电能，为电动汽车提供持续的动力。
而动力电池pack则是由多个电池单体组装而成的整体，具有更高的能量密度和安全性。
动力电池pack的制造工艺是一个复杂而关键的过程。
首先，需要选择合适的电池单体。
目前市场上常见的电池单体有锂离子电池和磷酸铁锂电池等。
不同的电池单体具有不同的性能特点，需要根据车型和使用需求进行选择。
在制造过程中，首先要进行电池单体的分选和分类。
通过测试和筛选，将符合要求的电池单体进行分类，确保其性能稳定和一致性。
然后，将电池单体按照设计要求进行组串和并联，形成电池芯块。
接下来，需要对电池芯块进行包装。
包装材料通常采用金属材料，如铝壳和钢壳，以保护电池芯块免受外界环境的影响。
同时，包装材料还能起到隔热和防护的作用，确保电池的安全性和稳定性。
在包装过程中，需要注意对电池芯块的密封性和连接性进行检测和验证。
确保电池芯块之间的连接牢固可靠，防止电池组内部的短路和漏电等问题。
同时，也要进行密封性测试，防止电池组内部发生泄漏和外界物质的侵入。
完成包装后，还需要对电池pack进行电路连接和控制系统的安装。
电路连接是将电池pack与其他电动汽车系统进行连接，确保电能的正常传输和控制。
控制系统则是对电池pack进行监测和管理，包括温度控制、电流控制和电压控制等，以保证电池的安全和性能。
还需要进行电池pack的测试和质量验证。
通过严格的测试和验证，确保电池pack的性能和安全符合要求。
测试项目包括电池容量、充放电效率、循环寿命和安全性能等。
动力电池pack的制造工艺是一个复杂而关键的过程。
它涉及到电池单体的选择、组装、包装、电路连接和控制系统的安装，以及测试和质量验证等环节。
只有通过科学的制造工艺和严格的质量控制，才能生产出性能稳定、安全可靠的动力电池pack，为电动汽车的发展提供持续的动力支持。
电池组PACK工艺介绍
电池组PACK工艺介绍电池组PACK工艺是电动汽车和储能电池等大容量锂离子电池应用的一种组装工艺。
PACK是英文"Power Assem- bly Configuration Kit"的缩写，有力量集成装配配置工具的意义。
PACK工艺包括电芯的选型、电芯的组装、电芯的连接、电芯的电气测试等多个环节，是电池组的核心工艺。
电芯选型是PACK工艺的第一步，根据电池组设计的要求，选择合适的电芯。
电芯选型需要考虑电压、容量、电流等指标，以及寿命、安全性和成本等因素。
目前市面上常见的电芯有圆柱型和方型两种，具体选择哪一种取决于应用场景和设计要求。
电芯组装是PACK工艺的关键步骤之一、电芯的组装方式有手工组装和自动化组装两种。
手工组装需要操作员逐个组装电芯，工艺简单，但是效率低下。
自动化组装采用机器人或自动化设备进行组装，效率高，但是需要精准的工艺控制和设备调试。
电芯的组装包括电芯的固定、绝缘隔片的安装、端子的加固等步骤。
组装过程中需要注意避免电芯的短路和损伤。
电芯的连接是PACK工艺的另一个关键步骤。
电芯之间的连接需要良好的电气导通和结构稳定。
连接方式有焊接连接和插拔连接两种。
焊接连接是将电芯的正负极与连接片焊接在一起，连接牢固，导电性好，但是需要专业的焊接设备和技术。
插拔连接是通过连接器将电芯的正负极连接在一起，方便维修和更换，但是连接不够牢固，需要注意插拔时的安全问题。
电芯的电气测试是PACK工艺的最后一步。
电气测试主要包括电压测试、容量测试、内阻测试等多个指标的测试。
电气测试可以通过测试仪器进行，也可以通过电池管理系统进行。
测试结果需要与设计要求进行比较，以确保电池组的性能符合要求。
除了上述的核心工艺，PACK工艺还包括电池组的外壳设计、散热设计、电池管理系统的安装和调试等多个方面。
外壳设计需要考虑电池组的机械保护、隔热、防水等功能。
散热设计需要保证电池组在工作时的散热效果，防止过热。
一种pack动力电池包转运小车的制作方法
一种pack动力电池包转运小车的制作方法以一种pack动力电池包转运小车的制作方法为标题，本文将介绍一种设计和制作动力电池包转运小车的方法。
一、引言随着电动汽车的普及和发展，动力电池的需求也越来越大。
为了方便动力电池的存储和运输，设计一种pack动力电池包转运小车成为了必要的需求。
二、设计原则在设计pack动力电池包转运小车时，需要考虑以下原则：1. 安全性：小车的设计应保证电池包的稳固性和防护性，防止电池包在运输过程中受到损坏或泄漏。
2. 效率：小车的设计应考虑便捷性和高效性，以提高运输效率。
3. 可靠性：小车的设计应保证其结构稳固，能够承受电池包的重量，并保证电池包在运输过程中的稳定性。
三、材料和工具准备在制作pack动力电池包转运小车之前，需要准备以下材料和工具：1. 钢材：用于制作小车的主体结构。
2. 轮子：用于小车的移动和转向。
3. 电池固定架：用于固定电池包。
4. 电池包保护罩：用于保护电池包。
5. 螺丝和螺母：用于连接和固定各个部件。
6. 手动工具：如扳手、螺丝刀等。
四、制作步骤1. 设计小车的结构：根据需要可以设计小车的大小和形状，确保能够容纳电池包并保证稳定性。
2. 制作小车的主体结构：使用钢材制作小车的主体结构，确保结构稳固。
3. 安装轮子：根据设计，安装轮子并确保能够自由转动和转向。
4. 安装电池固定架：将电池固定架安装在小车的主体结构上，并确保电池固定架能够牢固固定电池包。
5. 安装电池包保护罩：将电池包保护罩安装在电池固定架上，确保电池包能够得到有效的保护。
6. 进行安全测试：在使用小车之前，进行安全测试，确保小车能够稳定运输电池包。
五、使用和维护1. 使用时，将电池包放置在电池固定架上，并确保电池包能够牢固固定。
2. 操作小车时，注意平稳移动和转向，避免电池包受到冲击和损坏。
3. 定期检查小车的结构和固定架，及时修复和更换损坏的部件。
六、总结通过设计和制作pack动力电池包转运小车，可以方便地存储和运输动力电池包，提高工作效率和安全性。
电池pack简介演示
逐渐下降，需要加强研究以提高循环寿命。
电池pack的未来展望
集成化与智能化
未来电池pack将更加集成化和智 能化，能够实现自动检测、自动 控制和自动管理等功能，提高使 用便利性和安全性。
可持续性与环保
随着环保意识的提高，未来电池 pack将更加注重可持续性和环保 ，采用可再生能源和环保材料， 实现绿色生产。
多功能化与定制化
未来电池pack将具备更多功能， 如储能、发电等，并能够根据不 同车型和用户需求进行定制化设 计。
05
电池pack的安全使用与维护
电池pack的安全使用与维护
• 电池pack是电动汽车和混合动力 汽车中最重要的组件之一，它由 多个单体电池串联或并联组成， 以提供所需的电压和电流。电池 pack的性能直接影响整车的续航 里程、加速性能和制动能量回收 等关键指标。
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镍氢电池pack
总结词
高功率密度、长寿命、低自放电
详细描述
镍氢电池pack具有高功率密度，适合用于需要大电流输出的场合。它还具有长寿 命，可循环充电数百次。此外，镍氢电池pack的自放电率较低，长期存放损失的 电量较少。
铅酸电池pack
总结词
低成本、可靠性高、安全性好
详细描述
铅酸电池pack的成本较低，可靠性高，能够在恶劣环境下工作。此外，铅酸电池pack的安全性较好，不会出现 爆炸或起火等情况。
放电过程
放电过程中，电池管理系统根据车辆的运行需求 ，将电能从电池pack传递到电动机，驱动车辆行 驶。
能量回收
在制动或滑行过程中，部分动能转化为电能并储 存于电池pack中，实现能量的回收利用。
02
电池pack的种类与特点
动力电池模组和pack定义
动力电池模组和pack定义动力电池模组和pack定义动力电池是指用于驱动电动汽车的电池，它是电动汽车的核心部件之一。
而动力电池模组和pack则是构成整个动力电池系统的重要组成部分。
一、动力电池模组定义1.1 概念动力电池模组是指将多个单体电池通过串联或并联方式连接在一起，形成一个整体的装置。
1.2 组成一个典型的动力电池模组包括：单体电池、连接器、散热器、保护板等部件。
1.3 功能- 通过对多个单体电池进行串联或并联，实现对整个系统的能量存储和释放管理；- 保护单体电池免受过度放电或充电等异常情况的影响；- 提高整个系统的安全性和稳定性；- 减少整个系统的重量和体积。
二、动力电池pack定义2.1 概念动力电池pack是指将多个动力电池模组通过串联或并联方式连接在一起，形成一个更大的装置。
2.2 组成一个典型的动力电池pack包括：多个动力电池模组、控制器、散热器、保护板等部件。
2.3 功能- 通过对多个动力电池模组进行串联或并联，实现对整个系统的能量存储和释放管理；- 保护动力电池模组免受过度放电或充电等异常情况的影响；- 提高整个系统的安全性和稳定性；- 减少整个系统的重量和体积。
三、动力电池模组和pack的区别3.1 定义动力电池模组是将多个单体电池通过串联或并联方式连接在一起形成一个整体；而动力电池pack是将多个动力电池模组通过串联或并联方式连接在一起形成一个更大的装置。
3.2 组成动力电池模组包括：单体电池、连接器、散热器、保护板等部件；而动力电池pack包括：多个动力电池模组、控制器、散热器、保护板等部件。
3.3 功能两者功能基本相同，都是实现对整个系统的能量存储和释放管理，保护单体电池/动力电池模组免受过度放电或充电等异常情况的影响，提高整个系统的安全性和稳定性，减少整个系统的重量和体积。
四、动力电池模组和pack的应用动力电池模组和pack广泛应用于电动汽车、混合动力汽车、轨道交通等领域。
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模组盖板
此处焊接（4处）
铝侧板1.5mm 或1.2mm
侧板绝缘 片
端板绝缘 片
铝端板 131*20*186.
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汽车设计
线束隔离板 铝片1.5mm
厚
分解图
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12 电池模组典型设计案例-软包模组
汽车设计
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电池模组典型设计案例-圆柱模组
塑料柱 电池支架 镍片 PC片
32 防水设计：
汽车设计
O型密封圈
密封垫片
涂胶密封
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谢谢！
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汽车设计
电池PACK常用结构件：
1.塑料件 常用材料有PP、PC、ABS、PC+ABS、PET、PBT、PA66、PA6、PVC等 用途：电气绝缘、结构强度件
案例：tesla
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汽车设计
电池PACK常用结构件：
2.钣金件 常用钢板或者铝板，钢板如DC01（SPCC），DC04，B340/590DP等 铝板1060-O，5083等
维护开关：电池包内部断 开，方便维修人员操作时 断电
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汽车设计
电气安全设计：
6.柔性母排
柔性母排又称叠片式绝缘软母排，俗称软铜片或者软铝排 柔性母排，是由多层防电晕的扁平薄铜片导体叠加，外层采用挤塑方式包覆绝缘层制作而成。
铜箔软连接的制造工艺为压焊或者钎焊。 压焊：
压焊是将铜箔叠片部分压在一起，采用分子扩散焊，通过大电流加热压焊成型。 铜箔厚度：0.05mm至0.3mm。 接触面可按用户要求镀锡或镀银。 钎焊： 钎焊是将铜箔叠片部分压在一起，采用银基钎焊料，与扁铜块对焊成型。 铜箔厚度：0.05mm至0.3mm。 接触面可按用户要求镀锡或镀银
电池管理系统（Battery Management System，BMS）的主要任务是保证电池系统的 设计性能： 1）安全性，保护电池单体或电池组免受损坏，防止出现安全事故； 2）耐久性，使电池工作在可靠的安全区域内，延长电池的使用寿命； 3）动力性，维持电池工作在满足车辆要求的状态下。
具体来看，包括数据采集、状态监测、均衡控制、热管理、安全保护、信息管理等 功能。
（E1、E2、E3、En为各个电池的电动势）
E=nE1（各个电池电势差相同）
汽车设计
4、串联电池组的内阻
R0 R1 R2 R3 Rn
●如果每个电池的内阻相同则
R 0 nR 1
5、串联电池组所供给的电流
串联电池组与负载电阻R构成闭合回路时
I
E1 E2 E3 En R R 1 R 2 R 3 R n
a）人体触电防护 b）静电防护 c）电磁干扰防护
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电气安全设计：
4.电气隔离 （1）电气间隙
定义：在两个导电零部件之间或导电零部件与 设备防护界面之间测得的最短空间距离。即在保 证电气性能稳定和安全的情况下，通过空气能实 现绝缘的最短距离。
汽车设计
（2）爬电距离 定义：在两个导电部分之间沿绝缘材料表面的
电池包（PACK）：能量存储装置，包括单体或模块，通常还包括电池电子部件、高压电路、过流保 护装置、电池箱以及其他外部系统（如冷却、高压、辅助低压和通讯等）的接口。
电池管理系统（BMS）：为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使 用寿命，监控电池的状态。其主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预 警；充、放电与预充控制；均衡管理和热管理等。
适用于功率要求低 的慢充系统
易提高。
先 串 后 并
只在两端并联，系 每个支路电芯需独 适用于有快充需求 统过流能力强，两 立监控，BMS管 或功率要求高的系 支路间电池均流好。 理通道多，成本高 统
混 联
电芯容量较小而系 统容量需求较大的 系统
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电池模组典型设计案例-方形模组
汽车设计
镍片 电池支架
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14 电池包典型设计案例
汽车设计
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汽车设计
结构电气系统的设计：
（1）一般要求 1、具有维护的方便性。 2、在车辆发生碰撞或电池发生自燃等意外情况下，宜考虑防止烟火、液体、气体等进入车厢的结构
或防护措施。 3、电池箱应留有铭牌与安全标志布置位置，给保险、动力线、采集线、各种传感元件的安装留有足
f2
来自<HUBER+SUHNER>
f3 束缚 1 2 3 4 5 6-7 8- 11-12
数
10
折算 1 0. 0. 0. 0.5 0.5 0.4 0.4 来自<JASO D609>
f4 集肤效应 8 7 6 5
5
当任意大导体对磁场交变时，这种导体就会感应电流，产生涡流现
象。
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多芯线 集肤效应
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汽车设计
汽车设计新能源汽车动力电池（PACK）的设计
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电动汽车与传统汽车的区别：
汽车设计
加燃 料
油罐或 储气罐
燃料使用 内燃机系统
动力
机械传动系 统
驱动力 车轮
图1 传统汽车的能源转换为驱动力示意图
充电
动力电 池系统
放电/回
馈 电驱动系统
动力
机械传动系 统
驱动力 车轮
图2 电动汽车的电能转换为驱动力示意图
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汽车设计
电池的并联
1、电池并联的方法 把所有电池的正极连接在一起，成为电池组的正 极；把所有电池的负极连接在一起，成为电池组 的负极。
2、图形符号
3、并联电池组的总电动势
E1 E2 E3 En
4、并联电池组的电流
I I1 I2 I3 In
I1、I2、I3、In分别为各个电池的额定电流
5、并联电池组的总内阻
R R0
01
n
R01为单个电池的内阻，n为并联电池的个数
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汽车设计
图例
优点
缺点
应用范围
1.若电芯较大，直
先 并 后 串
并联电芯当做一个 电芯，监控构架简 单，BMS管理通道 少，成本低。
接并联工艺可能导 致电芯间不均流； 2.若电芯较大，并 联点很多，并联电 流大，过流能力不
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7.载流量影响因素 汇流排实际载流
汽车设计
宽度
厚度
集肤效应
注：表中分数的分子表示交流负荷，分母表示直流负荷。
影响汇流排载流的因数： F1: 集肤效应； F2, 母线平放安装时，载流应该小于竖直安装； F3,汇流排表面有无绝缘层。
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安装方向 表面包裹
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汽车设计
电池管理系统设计：
够的空间和固定基础。 4、所有无级基本绝缘的连接件、端子、电触头应采取加强防护。在连接件、端子、电触头接合后应
符合GB 4208-2008防护等级为3的要求。 （2）外观与尺寸
1、外表面无明显的划伤、变形等缺陷，表面涂镀层应均匀。 2、零部件紧固可靠，无锈蚀、毛刺、裂纹等缺陷和损伤。 （3）机械强度 1、耐振动强度和耐冲击强度，在试验后不应有机械损坏、变形和紧固部位的松动现象，锁止装置不 应受到损坏。 GB/T 31467.3-2015 2、采取锁止装置固定的蓄电池箱，锁止装置应可靠，具有防误操作措施。 （4）安全要求 1、在试验后，电池箱防护等级不低于IP67。 2、人员触电防护应符合相关要求。
特点： 1）易加工成型 2）高载流量：交流适用 3）安装方便
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汽车设计
7.载流量影响因素
导线实际载流： I=In•f1•f2•f3•f4 In：导线额定载流 f1:环境温度升高对载流的影响 f2:导体温度升高对载流的影响 f3:多心线对载流的影响 f4:频率增加对载流的影响
f1
7
汽车设计
1.如果我们手头只有容量50Ah的电芯，想要 设计成容量为100Ah的电池模组，怎么办？
2.一个由容量50Ah电芯组成2P12S的电池模 组，如何计算它的电量有多少？
容量：电池性能的重要性能指标之一是电池容量，它表示在一定条件下(放电率、温度、终止电压等) 电池放出的电量(可用JS-150D做放电测试)，即电池的容量，通常以安培·小时为单位（简称安时，以 Ah表示） 电量：表示物体所带电荷的多少。一般来说，电荷的数量叫电量。通常以瓦特·小时为单位（简称瓦时，以 Wh表示） 电量计算公式：电量=容量x电压
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26 电池管理系统设计：
BMS数据采集：主要采集电池单体的电压和温度
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热管理系统设计：
电池热管理系统主要功能:
（1）电池温度的准确测量和监控； （2）电池组温度过高时的有效散热和通风； （3）低温条件下的快速加热,使电池组能够正常工作； （4）有害气体产生时的有效通风； （5）保证电池组温度场的均匀分布。
2.屏蔽防护 电磁波是电磁能量传播的主要方式，高频电路工作时，会向外辐射电磁波，对邻近的其它设备产生干
扰。另一方面，空间的各种电磁波也会感应到电路中，对电路造成干扰。电磁屏蔽的作用是切断电磁波 的传播途径，从而消除干扰。在解决电磁干扰问题的诸多手段中，电磁屏蔽是最基本和有效的。
3.等电位连接 （1）等电位连接的作用
用途：固定安装支架，箱体等 案例：
依维柯A42电池箱
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BMU固定支架
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电池PACK常用结构件：